Всички знаят, че галактиките са огромни колекции от звезди. Една единствена галактика може да съдържа стотици милиарди от тях. Но има тип галактика, която няма звезди. Точно така: нулеви звезди.
Тези галактики се наричат тъмни галактики, или тъмни галактики. И вместо да се състоят от звезди, те се състоят предимно от Тъмната материя. Теорията прогнозира, че в ореола около „редовни“ галактики трябва да има много от тези тъмни галактики на джуджета, но намирането им е трудно.
Сега в нов документ, който ще бъде публикуван в Astrophysical Journal, Яшар Хезаве от университета в Станфорд в Калифорния и неговият екип от колеги обявяват откриването на един такъв обект. Екипът използва разширени възможности на Atacamas Large Millimeter Array, за да изследва пръстен на Айнщайн, наречен така, защото Теорията на общата относителност на Айнщайн предсказва явлението много преди да бъде наблюдавано.
Пръстен на Айнщайн е, когато масивната гравитация на близък обект изкривява светлината от много по-далечен обект. Те работят много като обектива в телескоп или дори чифт очила. Масата на стъклото в лещата насочва постъпващата светлина по такъв начин, че отдалечените предмети се увеличават.
Пръстените на Айнщайн и гравитационните лещи позволяват на астрономите да изучават изключително отдалечени обекти, като ги гледат през гравитационната леща. Но те също така позволяват на астрономите да научат повече за галактиката, която играе ролята на лещата, което се случи в случая.
Ако стъклена леща имаше малки водни петна върху нея, тези петна биха добавили малко количество изкривяване на изображението. Това е, което се случи в този случай, освен микроскопични капки вода върху леща, изкривяванията бяха причинени от малки галактики джудже, състоящи се от Dark Matter. „Ние можем да открием тези невидими предмети по същия начин, по който можете да видите капчици дъжд на прозорец. Знаете, че те са там, защото изкривяват образа на фоновите обекти “, обясни Хезаве. Разликата е, че водата изкривява светлината чрез пречупване, докато материята изкривява светлината чрез гравитация.
С увеличаването на разделителната способност на ALMA астрономите изучаваха различни астрономически обекти, за да проверят възможностите му. Един от тези обекти беше SDP81, гравитационният обектив в горното изображение. Докато изследваха по-далечната галактика, която беше отпусната от SDP81, те откриха по-малки изкривявания в пръстена на далечната галактика. Хезаве и неговият екип заключават, че тези изкривявания сигнализират за наличието на тъмна галактика на джуджета.
Но защо всичко това има значение? Защото има проблем във Вселената или поне в нашето разбиране за нея; проблем с липсваща маса.
Нашето разбиране за формирането на структурата на Вселената е доста солидно, поне в по-голям мащаб. Прогнозите, базирани на този модел, са в съответствие с наблюденията на космическия микровълнов фон (CMB) и групирането на галактики. Но нашето разбиране се разрушава донякъде, когато става дума за по-малката структура на Вселената.
Един пример за липсата ни на разбиране в тази област е това, което е известно като Проблем с липсата на сателит. Теорията предсказва, че в ореола на тъмната материя около галактиките трябва да има голяма популация от така наречените субхалогенни обекти. Тези обекти могат да варират от неща, големи от Магелановите облаци, до много по-малки обекти. В наблюденията на местната група се забелязва изразен дефицит на тези обекти, в съответствие с коефициент 10, в сравнение с теоретичните прогнози.
Тъй като не сме ги намерили, трябва да се случи едно от двете неща: или ставаме по-добри при намирането им, или модифицираме теорията си. Но изглежда малко прекалено скоро да променим нашите теории за структурата на Вселената, защото не сме намерили нещо, което по своята същност е трудно да се намери. Ето защо това съобщение е толкова важно.
Наблюдението и идентифицирането на една от тези тъмни галактики на джуджета трябва да отвори вратата към повече. След като открием още, можем да започнем да изграждаме модел на тяхното население и разпределение. Така че, ако в бъдеще се намерят повече от тези тъмни галактики на джуджета, това постепенно ще потвърди нашето прекомерно разбиране за формирането и структурата на Вселената. И това ще означава, че сме на правилния път, когато става въпрос за разбирането на ролята на Dark Matter във Вселената. Ако не можем да ги намерим, а тази, свързана с ореола на SDP81, се оказва аномалия, теоретично се връща към чертожната дъска.
Отнеха много конски сили, за да се открие тъмната галактика на джуджето, свързана с SDP81. Пръстените на Айнщайн като SDP81 трябва да имат огромна маса, за да упражнят гравитационен ефект на лещи, докато тъмните галактики на джуджета са мънички в сравнение. Това е класически проблем с „иглата в сено“ и Hezaveh и неговият екип се нуждаеха от огромна изчислителна мощ, за да анализират данните от ALMA.
ALMA и разработената от Hezaveh и екипа методология ще се надяваме да хвърлят повече светлина върху тъмните галактики на джуджета в бъдеще. Екипът смята, че ALMA има голям потенциал да открие повече от тези ореоли, което от своя страна би трябвало да подобри разбирането ни за структурата на Вселената. Както се казва в заключението на доклада им, "... наблюденията на АЛМА имат потенциал да подобрят значително нашето разбиране за изобилието на подструктурата на тъмната материя."
